根據(jù)專利申請(qǐng)信息展望我國(guó)高吸水樹(shù)脂領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展

周芳宇(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局 化學(xué)發(fā)明審查部高分子化學(xué)處， 北京 100088)

根據(jù)專利申請(qǐng)信息展望我國(guó)高吸水樹(shù)脂領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展

周芳宇(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局 化學(xué)發(fā)明審查部高分子化學(xué)處， 北京 100088)

本文以專利信息為基礎(chǔ)，通過(guò)研究聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂發(fā)明專利申請(qǐng)量的年代變化、申請(qǐng)人分布、技術(shù)領(lǐng)域分布以及主要申請(qǐng)人的技術(shù)發(fā)展路線等方面，分析了近年來(lái)該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，為我國(guó)相關(guān)企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略的實(shí)施提供參考和依據(jù)。

高吸水樹(shù)脂；專利申請(qǐng)；發(fā)明專利

0 引言

高吸水樹(shù)脂是一種吸水溶脹型高分子聚合物，不溶于水和有機(jī)溶劑，有著良好的吸水性能和保水能力，在醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)林園藝和石油化工等領(lǐng)域具有廣泛的用途，如用于婦女衛(wèi)生巾、土壤保水劑以及石油開(kāi)采中的分散劑等，成為人類生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的高分子材料[1]。

高吸水樹(shù)脂可以分為合成樹(shù)脂類、淀粉類和纖維素類。在合成樹(shù)脂類中，聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂因吸水倍數(shù)高、合成工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品保質(zhì)期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，備受社會(huì)的青睞。目前，聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂的產(chǎn)量和消耗量在高吸水樹(shù)脂中占據(jù)主導(dǎo)地位[2]。

本文針對(duì)高吸水樹(shù)脂領(lǐng)域，在中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)和世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行了檢索和統(tǒng)計(jì)分析，截止2016年09月30日公開(kāi)的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)中，在中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到專利申請(qǐng)448件，在世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到專利申請(qǐng)1865件。本文中的數(shù)據(jù)分析僅以發(fā)明專利申請(qǐng)為基礎(chǔ)，不包含實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利。將該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行分類總結(jié)，統(tǒng)計(jì)分析，從專利申請(qǐng)的角度分析了聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，為相關(guān)企業(yè)和科研院所的研究、決策以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略的實(shí)施提供參考和依據(jù)。

1 全球?qū)＠暾?qǐng)情況概述

1.1 全球?qū)＠暾?qǐng)年度趨勢(shì)分析

從全球聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖(見(jiàn)圖1)可以看出，從1955年開(kāi)始，聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂的專利申請(qǐng)量總體上保持增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在此期間，1955年至1978年專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)相對(duì)緩慢，自1979年以來(lái)專利技術(shù)開(kāi)始迅速發(fā)展，分別在1988年和2012年達(dá)到頂峰。

1.2 全球主要專利申請(qǐng)人分析

日本在高吸水樹(shù)脂領(lǐng)域具有非常強(qiáng)的綜合實(shí)力。全球申請(qǐng)人排名前十位中有五位來(lái)自日本，分別為株式會(huì)社日本觸媒、三菱石油化學(xué)株式會(huì)社、三洋化成工業(yè)株式會(huì)社、三菱化學(xué)株式會(huì)社和日本花王株式會(huì)社。德國(guó)的巴斯夫歐洲公司位居第二。中國(guó)申請(qǐng)人內(nèi)蒙古大學(xué)和西北師范大學(xué)也躋身于前十位，內(nèi)蒙古和甘肅省由于其地理環(huán)境的因素更加重視水土保持，因此，其當(dāng)?shù)氐闹攸c(diǎn)大學(xué)內(nèi)蒙古大學(xué)和西北師范大學(xué)對(duì)于用于土壤保水劑的高吸水樹(shù)脂進(jìn)行了大量的研究并申請(qǐng)相關(guān)專利。

圖1 全球聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂專利申請(qǐng)趨勢(shì)

圖2 全球聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人及其申請(qǐng)量

2 中國(guó)專利申請(qǐng)情況分析

2.1 中國(guó)專利申請(qǐng)年度趨勢(shì)分析

由于中國(guó)的專利制度始于1984年，而且改革開(kāi)放初期大力引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，自主研發(fā)力量不足，在聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂領(lǐng)域的專利申請(qǐng)自1985年才開(kāi)始出現(xiàn)，起步較晚。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，以及高吸水樹(shù)脂應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)才取得長(zhǎng)足發(fā)展，在我國(guó)科研人員的努力下，開(kāi)發(fā)出性能更優(yōu)異、應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛的高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品，2003年以后，專利申請(qǐng)量有了明顯的增長(zhǎng)。

圖3 中國(guó)聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂專利申請(qǐng)趨勢(shì)

2.2 專利申請(qǐng)涉及的技術(shù)領(lǐng)域分布

通過(guò)對(duì)聚丙烯酸樹(shù)脂的改性，可以進(jìn)一步提高其吸水速度、保水性、吸濕性和耐鹽性等性能。從技術(shù)領(lǐng)域方面，對(duì)聚丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行改性的專利申請(qǐng)主要分布在以下三個(gè)領(lǐng)域：生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、以天然可再生資源為原料對(duì)樹(shù)脂的改性和樹(shù)脂的復(fù)合化。目前的研發(fā)重點(diǎn)是對(duì)于生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，生產(chǎn)工藝中對(duì)于開(kāi)發(fā)新的交聯(lián)劑和分散劑等助劑以及改善生產(chǎn)設(shè)備的相關(guān)研究較為集中。同時(shí)，通過(guò)利用纖維素、淀粉等天然可再生資源進(jìn)行接枝反應(yīng)生產(chǎn)高吸水樹(shù)脂是目前研究的熱點(diǎn)之一，利用天然可再生的高分子化合物改性高吸水樹(shù)脂，有利于節(jié)能環(huán)保。樹(shù)脂的復(fù)合化是通過(guò)與無(wú)機(jī)物或有機(jī)聚合物復(fù)合，制備性能優(yōu)良高吸水樹(shù)脂的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，目前樹(shù)脂的復(fù)合化主要集中在添加高嶺土和膨潤(rùn)土等無(wú)機(jī)物[3]。

從我國(guó)該類技術(shù)領(lǐng)域分布情況來(lái)看，技術(shù)涉及的各領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量略有差別，但是差距相對(duì)較小。其中，專利申請(qǐng)量最多的技術(shù)領(lǐng)域是對(duì)于生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，占申請(qǐng)總量的44%，專利申請(qǐng)量相對(duì)較少的技術(shù)領(lǐng)域是樹(shù)脂的復(fù)合化，僅占申請(qǐng)總量的26%。

圖4 中國(guó)聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂專利申請(qǐng)領(lǐng)域分布

2.3 中國(guó)主要專利申請(qǐng)人及其申請(qǐng)量分析

在中國(guó)的專利申請(qǐng)中，株式會(huì)社日本觸媒和德國(guó)巴斯夫歐洲公司的專利申請(qǐng)量分別位居第一和第三位，在我國(guó)仍然是專利申請(qǐng)的大戶。國(guó)外來(lái)華專利申請(qǐng)占有較大的比例，中國(guó)的研發(fā)力量較為分散，進(jìn)入排名前十位的有兩位來(lái)自高校和科研院所，另外五位為企業(yè)，但是專利申請(qǐng)數(shù)量未形成規(guī)模效應(yīng)。我國(guó)的企業(yè)為該類專利申請(qǐng)的主力軍，企業(yè)申請(qǐng)人能夠及時(shí)地以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，利用其信息和技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，對(duì)市場(chǎng)的細(xì)微變化做出較快的反應(yīng)和跟進(jìn)，其創(chuàng)新的主體地位還需要進(jìn)一步提高。高?；蚩蒲性核谘邪l(fā)上也起到了一定的作用。

圖5 中國(guó)聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人及其申請(qǐng)量

2.4 中國(guó)專利主要申請(qǐng)人的技術(shù)發(fā)展路線

在中國(guó)的專利申請(qǐng)中，排名前三位的申請(qǐng)人為株式會(huì)社日本觸媒、內(nèi)蒙古大學(xué)和巴斯夫歐洲公司。由于株式會(huì)社日本觸媒和巴斯夫歐洲公司的相關(guān)研究起步較早，并進(jìn)行了專利布局，下面對(duì)這兩位申請(qǐng)人的技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行研究。

2.4.1 株式會(huì)社日本觸媒

株式會(huì)社日本觸媒于1941年成立，以催化劑技術(shù)為核心。自2002年設(shè)立吸水性樹(shù)脂研究所以后，高吸水樹(shù)脂的市場(chǎng)占有率穩(wěn)居世界前列。該公司有關(guān)聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂的研究領(lǐng)域即涵蓋了對(duì)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，還采用了淀粉等天然可再生資源為原料對(duì)樹(shù)脂改性。該公司最初的專利申請(qǐng)關(guān)注于聚合反應(yīng)的基本條件，如CN1224024A中對(duì)于聚合反應(yīng)溫度的控制，以及CN1383432A中對(duì)于反應(yīng)原料丙烯酸單體的純化精制。從2009年開(kāi)始，研究重點(diǎn)在于對(duì)于交聯(lián)劑的開(kāi)發(fā)，如CN101679566A采用聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和多元醇等兩種交聯(lián)劑并用提高了吸水性能，CN101600762A中采用聚亞烷基二醇和甲氧基苯酚等為交聯(lián)劑在實(shí)現(xiàn)優(yōu)異吸水性能的同時(shí)提高了粒子表面顏色的白度。此外，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺等交聯(lián)劑可以提高樹(shù)脂的強(qiáng)度，如CN10140424A。2011年至今，該公司的研究范圍拓展到了對(duì)于交聯(lián)、分級(jí)和干燥等具體生產(chǎn)工序的改進(jìn)，如CN102482434A在交聯(lián)反應(yīng)步驟中的使用了具有多個(gè)攪拌盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸組成的攪拌機(jī)，在提高吸水倍率和液體透過(guò)性的同時(shí)，以低成本實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)性。CN102906163A在分級(jí)工序中使用特定拉伸張力的金屬篩網(wǎng)，CN102482435A中利用連續(xù)通氣帶式干燥劑進(jìn)行干燥提高了吸水樹(shù)脂的物理性能。

2.4.2 巴斯夫歐洲公司

巴斯夫歐洲公司是德國(guó)巴斯夫集團(tuán)的核心公司，也是世界最大的化工廠之一。該公司專利申請(qǐng)重點(diǎn)技術(shù)全部集中在對(duì)于生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝主要分為以下幾個(gè)步驟：?jiǎn)误w的中和，單體的聚合，凝膠的干燥、研磨以及凝膠的表面交聯(lián)等。該公司于2008年對(duì)于中和方法進(jìn)行了一系列的申請(qǐng)，如CN101258121A、CN101258122A 、CN101258123A。此后，以聚合步驟的改進(jìn)為研發(fā)重點(diǎn)，于2009年創(chuàng)新性的提出通過(guò)在圍繞單體溶液液滴的氣相中聚合所述液滴的方法，并申請(qǐng)了系列相關(guān)專利，包括CN101489596A、CN101489595A、CN101522719A、CN101522720A等。2012年以后，該公司逐步開(kāi)展了對(duì)干燥、研磨和交聯(lián)步驟改進(jìn)的研究，如：CN103415553A、CN104204039A和CN104718228A。從圖7中可以看出，對(duì)于聚合步驟工藝的改進(jìn)一直是該公司的研發(fā)重點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂技術(shù)的研究重點(diǎn)集中于對(duì)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、以天然可再生資源為原料對(duì)樹(shù)脂的改性和樹(shù)脂的復(fù)合化。未來(lái)聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂的研究熱點(diǎn)應(yīng)該在于樹(shù)脂的復(fù)合化和以天然可再生資源為原料。復(fù)合化能夠改善凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是改善高吸水樹(shù)脂綜合性能的較為直接、簡(jiǎn)單和高效的方法，同時(shí)由于復(fù)合化可以使生產(chǎn)成本降低，從而有利于擴(kuò)大高吸水樹(shù)脂的應(yīng)用范圍。此外，綠色環(huán)保是當(dāng)今時(shí)代的主題，開(kāi)展天然原料的綜合利用，以天然可再生資源為原料制備高吸水樹(shù)脂將成為未來(lái)的研究熱點(diǎn)之一[3]。

對(duì)我國(guó)高吸水樹(shù)脂行業(yè)的建議如下：首先，國(guó)外專利申請(qǐng)量較大的申請(qǐng)人通常是能夠?qū)＠夹g(shù)直接應(yīng)用于生產(chǎn)的企業(yè)。我國(guó)申請(qǐng)人相對(duì)分散，單個(gè)申請(qǐng)人擁有專利的數(shù)量較少。雖然我國(guó)企業(yè)的創(chuàng)新主體作用已經(jīng)逐步得到體現(xiàn)，但是，由于我國(guó)該領(lǐng)域的研究相對(duì)薄弱，所以要在研究方向上實(shí)現(xiàn)突破，我國(guó)高嶺土和膨潤(rùn)土資源豐富，相關(guān)公司技術(shù)人員可以加大對(duì)于樹(shù)脂復(fù)合化領(lǐng)域的研究。其次，我國(guó)申請(qǐng)人還需要持續(xù)的技術(shù)升級(jí)，進(jìn)一步完善專利布局，從而形成自己的技術(shù)發(fā)展路線，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)創(chuàng)新性，從而在專利保護(hù)中進(jìn)一步拓展我國(guó)高吸水樹(shù)脂在全球范圍內(nèi)的影響力。此外，要提高科研院所和高校的專利轉(zhuǎn)化率，高校利用人才和實(shí)驗(yàn)設(shè)備優(yōu)勢(shì)，根據(jù)企業(yè)和應(yīng)用的需求進(jìn)行具有明確市場(chǎng)目標(biāo)的研發(fā)，加強(qiáng)技術(shù)交流與合作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的良好結(jié)合，不斷推出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品。最后，技術(shù)創(chuàng)新和專利保護(hù)是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有力保障，國(guó)內(nèi)企業(yè)在培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才的同時(shí)，還要重視專利管理的基礎(chǔ)性工作以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理人才的培養(yǎng)，從而形成技術(shù)升級(jí)與專利保護(hù)的良性循環(huán)。面對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的巨大壓力，只有重視科技創(chuàng)新和專利保護(hù)，才能贏得市場(chǎng)。

圖6 株式會(huì)社日本觸媒聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂技術(shù)發(fā)展路線圖

圖7 巴斯夫歐洲公司聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂技術(shù)發(fā)展路線圖

[1]馬斐,程冬炳,王穎,余響林,楊君,余訓(xùn)民.聚丙烯酸類高吸水性樹(shù)脂的合成及吸水機(jī)理研究進(jìn)展[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2011.01.33，(1)：4-9.

[2]嚴(yán)小妹，沈慧芳.耐鹽性聚丙烯酸類高吸水性樹(shù)脂的研究進(jìn)展[J].化工新型材料，2013.4.41，(4)：30-32.

[3]周芳宇.聚丙烯酸類高吸水樹(shù)脂企業(yè)需提升專利實(shí)力[J].中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)，2016.11.30(7).

周芳宇，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局化學(xué)發(fā)明審查部高分子化學(xué)處審查員，主任科員，四級(jí)審查員，局級(jí)審查業(yè)務(wù)骨干人才。畢業(yè)于北京師范大學(xué)，理學(xué)碩士，2007年8月參加工作至今，曾參與過(guò)多項(xiàng)課題研究，并發(fā)表過(guò)多篇論文。